Panasonic: одно из направлений работы – внедрение аккумуляторов 4680
Японская компания Panasonic является одним из первопроходцев в сфере литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. Она входит в тройку ведущих мировых производителей аккумуляторных элементов для электромобилей. Panasonic выпускает различные аккумуляторы с 1931 года. Свои первые аккумуляторные элементы 1865 компания предоставила в 2006 году и в дальнейшем они стали использоваться на автомобилях Tesla. Недавно в компании заявили, что этот бизнес в их компании выходит на новую стадию развития.
Изначально литий-ионные аккумуляторы разрабатывались для использования в ноутбуках, но в конце нулевых годов развитие электрических транспортных средств открыло для них новое направление использования. Призматические аккумуляторные элементы были выпущены немного позднее (в 2010 году).
Цилиндрические ячейки типа 1865 имеют диаметр 18 мм и высоту 65 мм. Их производство организовано в Японии и до сих пор эти элементы используются в автомобилях Tesla Model S и Model X. В 2017 году в Panasonic запустили производство новых цилиндрических аккумуляторов стандарта 2170. Их выпускают на предприятии Tesla Gigafactory в Неваде и применяют при сборке аккумуляторов для автомобилей Tesla Model 3 и Model Y. Диаметр этих элементов составляет 21 мм, а высота 70 мм. Они несут в себе больше ёмкости, чем 1865.
Руководитель отдела энергетических технологий и производства в компании Panasonic Шон Ватанабе (Shawn Watanabe) сказал, что производство аккумуляторов 2170 в США было создано на базе передовых решений, которые компания разработала за долгие годы выпуска литий-ионных аккумуляторах. Продукция, выпускаемая на предприятии в Неваде, соответствует чрезвычайно высоким стандартам качества и безопасности. Он также отмечает, что в процессе этой деятельности приходилось иметь дело с рабочими другой культуры и разговаривать с ними на другом языке. Поэтому приходилось проявлять гибкость. Но, по словам Ватанабе, они нигде не шли на компромисс в том, что касалось качества выпускаемых аккумуляторов. К настоящему времени на своих заводах Panasonic выпустили миллиарды цилиндрических аккумуляторов и продолжают расширять объёма производства.
Увеличение энергетической плотности
Шон Ватанабе представил презентацию, согласно которой компания смогла нарастить удельную энергию своих литий-ионных аккумуляторных элементов больше чем в 3 раза, если сравнивать с первоначальным решением, выпущенным в 1994 году.
Существует несколько способов увеличения энергетической плотности. Одним из вариантов является изменение активных материалов в электрохимической системе. Это могут быть изменения как на катоде, так и на аноде. Второй способ заключается в увеличении активного материала в корпусе каждого аккумуляторного элемента. Третий вариант является экстенсивным и заключается просто в наращивании габаритов аккумуляторного элемента.
Ватанабе считает, что переход на ячейки 2170 был очень важен. Это показало время. Например, он ссылается на то, что этот форм-фактор сейчас применяется в аккумуляторах других производителей электромобилей. В частности, это компания Rivian.
В конце 2020 года Panasonic увеличили энергетическую плотность выпускаемых аккумуляторных ячеек на 5% и собираются в течение ближайших нескольких лет поднять её ещё на 20%.
Увеличение энергетической плотности ячеек – это не единственная цель компании. Ещё одним направлением работы является снижение содержания кобальта в материале катода. Как следствие, уменьшение затрат на сырьё. Согласно последнему отчету компании, содержание Кобальта в современных элементах NCA японской компании составляет менее 5%. Ведутся исследовательские работы над созданием вариантов без использования кобальта.
Сообщается, что кобальт применяется для стабилизации кристаллической структуры и обеспечивает термическую стабильность аккумулятора. В Panasonic для своих аккумуляторов используют электрохимическую систему NCA (в катоде используется никель, кобальт, алюминий). Она требует меньшего расхода кобальта, чем альтернативный вариант NCM (в материале катода используется никель, кобальт, марганец). Специалисты Panasonic постепенно сокращали количество кобальта в каждом аккумуляторе до содержания менее 5% посредством использования альтернативных веществ и обработки поверхности.
Вот некоторые кадры из презентации по этой теме.
Усовершенствования на катоде.
Усовершенствования на аноде.
Снижение содержания кобальта
Аккумуляторные ячейки стандарта 4680
В компании Panasonic говорят, что следующим этапом в процессе увеличения ёмкости является переход на элементы существенно больших размеров. Это стандарт 4680, который был предложен компанией Tesla в сентябре 2020 года. Диаметр составляет 46 мм, а высота 80 мм. Пока разработки продолжаются и в японской компании говорят о серьёзных финансовых вложениях.
Ёмкость является одной из характеристик, которая увеличивается по мере совершенствования аккумуляторов. Диаметр будущих 4680 в два раза превышает размеры используемых сейчас аккумуляторных элементов. Поэтому перед запуском их производства и использованием на электромобилях нужно будет провести много различных испытаний. Первым шагом в этом направлении будет тестирование на специальной линии в Японии, чтобы проверить производительность и безопасность новых ячеек.
На рынке новые аккумуляторы 4680 ждут с нетерпением. Они предлагают большую ёмкость и для обеспечения того же уровня производительности потребуется меньше ячеек. В результате снижается количество креплений, число точек сварки и, как следствие, уменьшается стоимость.
Чтобы вывести на рынок новый продукт 4680, Panasonic предстоит решить некоторые производственные проблемы, которые вытекают из крупного размера ячеек. Для них требуется новая конструкция корпуса, а также более высокая степень безопасности. В Panasonic уверены, что накопленный опыт в этой сфере позволит им выстроить грамотную производственную технологию с контролем качества на всех стадиях.
В 2022 году Panasonic планирует открыть новую энергетическую компанию под названием Panasonic Energy Corporation. В ближайшие годы в неё будут направлены огромные инвестиции. Скорее всего, что работы там будут вестись по двум направлениям. Одно из них будет посвящено аккумуляторным элементом 4680, а другое призматическим аккумуляторным ячейкам для компании Тойота.
Panasonic Energy Corporation также будет играть ключевую роль в достижение целей японского концерна по сокращению выбросов углерода и их нейтрализации. По мере продвижения мирового сообщества к декарбонизации производство электромобилей и аккумуляторов к ним будет увеличиваться, считают в компании.
Презентацию Шона Ватанабе можно посмотреть на следующем видео.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
